DREAMインプラント:頭部固定マウスと自由行動マウスの慢性電気生理学のための軽量でモジュール式で費用対効果の高いインプラントシステム

私たちの研究では、マウスとマカクザルの仮想現実課題と慢性電気生理学を使用して、自然主義的な意思決定とルール学習を研究しています。私たちは、前帯状皮質と視覚野などの感覚領域との間の相互作用に焦点を当てています。そして、このアプローチは、目標指向行動における種特異的または一般化可能な計算戦略を理解することを目的としています。

ニューラルコンピュテーションを真に理解したいのであれば、動物が彼らにとって意味のある自然な行動をとっている間に理解しなければならないという認識が、ある分野として認識され始めていると思います。したがって、ニューロンの活動も同時に記録したい場合、必要なのは、頑丈で動物が快適に着用できるインプラントです。技術的には、最大の課題は、複雑な行動に動物が関与しながら、高収率のニューロン記録を得ることだと思います。

そして、より一般的には、資金や技術リソースが少ない研究室でも電気生理学をより身近なものにすることが非常に重要であり、これにより、どの研究室で働いていても、優れたアイデアを優れた実験に変えるための競争の場を平準化できると考えています。私たちの研究室では、マウスとサルがまったく同じ自然主義的な仮想環境の採餌タスクを行っている場合のニューロンと行動の測定を直接比較しています。そうすることで、実際には多くの計算力学と彼らが経験する行動状態が直接同じであることがわかりました。

DREAMインプラントは、この分野にすでに存在する利点の組み合わせです。軽量でコンパクトでありながら、モジュール式で、電極の配置に柔軟性があり、回復可能なマイクロドライブを備えているため、実験コストが削減されます。まず、0.05インチのはんだテールソケットをシリコンプローブのアース線にはんだ付けします。

マイクロドライブ本体のネジを回して、マイクロドライブシャトルが完全に上向きに引っ込められるようにします。マイクロドライブをマイクロドライブホルダーに水平に置きます。マイクロドライブホルダーに小さな粘着パテを置きます。

次に、シャトルにシリコンプラスターを少し垂らします。フレックスケーブル付きのプローブをマイクロドライブのシャトルに置きます。次に、フレックスケーブルをマイクロドライブの上部に向かってゆっくりと引っ張り、ケーブルの下端がマイクロドライブシャトルの下端に接します。

プローブのヘッドステージコネクタをホルダー上部の接着剤パテに配置します。27ゲージの針またはマイクロブラシを使用して、フレックスケーブルを避けて、電極本体とシャトルの間にシアノアクリレート接着剤を少量塗布します。シリコン石膏を使用して、アンプをクラウンリングに取り付けます。

次に、フレックスケーブルを取り付けます amplifier接続とケーブルをシリコンプラスターの薄い層で覆います。銅メッシュの切り欠きをエポキシ樹脂の小滴でファラデーケージに固定します。まず、すべての滅菌手術器具を滅菌作業プラットフォームに置きます。

麻酔をかけたマウスの剃毛部をヨウ素系消毒剤とアルコールで綿棒で複数回消毒します。マウスをイヤーバーとノーズホルダーを使用して定位フレームに置きます。足をつまんで麻酔の深さを確認します。

小さな手術用ハサミを使用して、頭蓋骨の上の皮膚にアーモンド型の開口部を切り取り、ラムダ縫合糸の後部から目の間まで到達します。皮下膜と骨膜を切除するために切断を続けます。次に、メスの刃で頭蓋骨を引っ掻いて、軟膜組織を取り除きます。

メスの先を逆さまにして、頭蓋骨の表面をざらつかせながら、十字に切るように丁寧に引っ掻きます。メスの刃と滅菌綿棒を交互に使用して、ラムダ縫合糸の側面に取り付けられた首の筋肉を優しく引っ掻いて押しのけ、筋肉が小脳の上の頭蓋骨の端に押し戻されるまで押し戻します。1ミリリットルの注射器を使用して、皮膚と頭蓋骨の縁の間にシアノアクリレート接着剤を少量滴下します。

頭蓋骨全体にデンタルセメントプライマーを塗布して接着力を高め、紫外線で硬化させます。ブレグマまたはラムダに対するプローブの埋め込みの目標位置を見つけ、その周囲の開頭術の輪郭を外科マーカーで概説します。ヘッドプレートをデンタルセメントを使用して頭蓋骨に固定します。

デンタルドリルを使用して、ヘッダーピンの幅に小さなバリ穴を脳の領域に開けます。滅菌生理食塩水をシリンジを使用して開頭術に滴下し、脱落しないワイプで取り除きます。各開頭術にアースピンをそっと挿入し、ヘッダーピンの周りにセメントを塗布します。

次に、より大きな開頭術の輪郭を、安定した動きで端を動かしてドリルで開けます。骨の穴あけ部分の抵抗をテストするには、細い鉗子でそっと押します。シリコンプローブ付きのマイクロドライブをマイクロドライブホルダーに入れます。

ステレオタックスアームを傾けて、目的のターゲット脳領域に到達します。アンプが取り付けられたクラウンリングを、マイクロドライブホルダーの背面にある3本の垂直ピンに取り付けます。マイクロドライブを開頭術から約0.5ミリメートル以内に下げてから、鉗子を使用してアースまたはリファレンスヘッダーピンを接続します。

定位アームをマイクロドライブで開頭術の上に置きます。プローブシャンクがターゲット領域の硬膜に接触するまで、マイクロドライブを下げます。マイクロドライブのベースを所定の位置にセメントで固定します。

ベースと頭蓋骨の間のスペースを歯科用セメントで覆います。次に、シリコンプローブを脳に下ろします。プローブのシャンクが脳に触れたら、プローブを約250マイクロメートルすばやく下げます。

プローブが皮質の表面を突き破ったら、ゆっくりとしたペースでプローブを下げます。1ミリリットルのシリンジを使用して、シリコンエラストマーを少量開頭術に分注します。シリコーンエラストマーをボーンワックスと鉱物油の等量混合物で覆います。

歯科用セメントが固まったら、アレンキーでマイクロドライブホルダーを緩めます。マイクロドライブが自立し、プローブアンプまたはコネクタがフレックスケーブルを伸ばさずにインプラントホルダーに固定されたままになるように、ホルダーを約1センチメートルゆっくりと引っ込めます。既製のクラウンとファラデーメッシュをヘッドプレートの周りに配置して、開口部のケージを伸ばし、マイクロドライブとフレックスケーブルを水平にスロットします。

次に、歯科用セメントでヘッドプレートに固定します。プローブコネクタまたはヘッドステージ付きのファラデークラウンリングをクラウンの上に置き、プローブアンプまたはコネクタの一体型ホルダーをファラデークラウンのインデントXでマークされた領域に合わせます。各スポークリングジャンクションに歯科用セメントを滴下して、リングをファラデーケージに固定します。

固定したら、マイクロドライブホルダーで定位アームを完全に引っ込めます。プローブを接続します amplifierまたはコネクタを記録ハードウェアに接続し、ニューロン信号の記録を開始します。プローブがまだ目標位置に達していない場合は、マイクロドライブのネジをゆっくりと反時計回りに回して、ニューロン信号を監視しながらプローブを下げます。

プローブ全体に神経局所電位が見えたら、テスト記録を終了し、ヘッドステージコネクタを外します。ファラデーケージを自己接着性の獣医用ラップで覆います。